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樹脂基復合材料熱膨脹試樣

發布時間:2021-03-24 17:44:52

樹脂基復合材料知識

纖維增強樹脂基復合材料常用的樹脂為環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有:熱固性樹脂、熱塑性樹脂,以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中,也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體,冷卻後又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型,在加工過程中發生固化,形成不熔和不溶解的網狀交聯型高分子化合物,因此不能再生。復合材料的樹脂基體,以熱固性樹脂為主。早在40年代,在戰斗機、轟炸機上就開始採用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機上採用了硼纖維增強環氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼後緣、舵門等。在導彈製造方面,50年代後期美國中程潛地導彈「北極星A—2」第二級固體火箭發動機殼體上就採用了玻璃纖維增強環氧樹脂的纏繞製件,較鋼質殼體輕27%;後來採用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造「北極星A—3」,使殼體重量較鋼制殼體輕50%,從而使「北極星A—3」導彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代後採用芳香聚醯胺纖維代替玻璃纖維增強環氧樹脂,強度又大幅度提高,而重量減輕。碳纖維增強環氧樹脂復合材料在飛機、導彈、衛星等結構上得到越來越廣泛的應用。

在化學工業上的應用
編輯
環氧乙烯基酯樹脂在氯鹼工業中,有著良好的應用。
氯鹼工業是玻璃鋼作耐腐材料最早應用領域之一,目玻璃鋼已成為氯鹼工業的主要材料。玻璃鋼已用於各種管道系統、氣體鼓風機、熱交換器外殼、鹽水箱以至於泵、池、地坪、牆板、格柵、把手、欄桿等建築結構上。同時,玻璃鋼也開始進入化工行業的各個領域。在造紙工業中的應用也在發展,造紙工業以木材為原料,造紙過程中需要酸、鹽、漂白劑等,對金屬有極強的腐蝕作用,唯有玻璃鋼材料能抵抗這類惡劣環境,玻璃鋼材料已、在一些國家的紙漿生產中顯現其優異的耐蝕性。
在金屬表面處理工業中的應用,則成為環氧乙烯基酯樹脂重要應用,金屬表面處理廠所使用的酸,大多為鹽酸、基本上用玻璃鋼是沒有問題的。環氧樹脂作為纖維增強復合材料進入化工防腐領域,是以環氧乙烯基酯樹脂形態出現的。它是雙酚A環氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環加成化學反應而製成,每噸需用環氧樹脂比例達50%,這類樹脂既保留了環氧樹脂基本性能,又有不飽和聚酯樹脂良好的工藝性能,所以大量運用在化工防腐領域。
其在化工領域的防腐主要包括:化工管道、貯罐內襯層;電解槽;地坪;電除霧器及廢氣脫硫裝置;海上平台井架;防腐模塑格柵;閥門、三通連接件等。為了提高環氧乙烯基酯樹脂優越的耐熱性、防腐蝕性和結構強度,樹脂還不斷進行改性,如酚醛、溴化、增韌等環氧乙烯基酯樹脂等品種,大量運用於大直徑風葉、磁懸浮軌道增強網、賽車頭盔、光纜纖維牽引桿等。
樹脂基復合材料作為一種復合材料,是由兩個或兩個以上的獨立物理相,包含基體材料(樹脂)和增強材料所組成的一種固體產物。樹脂基復合材料具有如下的特點:
(1)各向異性(短切纖維復合材料等顯各向同性);
(2)不均質(或結構組織質地的不連續性);
(3)呈粘彈性行為;
(4)纖維(或樹脂)體積含量不同,材料的物理性能差異;
(5)影響質量因素多,材料性能多呈分散性。
樹脂基復合材料的整體性能並不是其組分材料性能的簡單疊加或者平均,這其中涉及到一個復合效應問題。復合效應實質上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互補充的結果。它表現為樹脂基復合材料的性能在其組分材料基礎上的線性和非線性的綜合。復合效應有正有負,性能的提高總是人們所期望的,但有進材料在復合之後某些方面的性能出現抵消甚至降低的現象是不可避免的。
復合效應的表現形式多樣,大致上可分為兩種類型:混合效應和協同效應。
混合效應也稱作平均效應,是組分材料性能取長補短共同作用的結果,它是組分材料性能比較穩定的總體反映,對局部的擾動反應並敏感。協同效應與混合效應相比,則是普遍存在的且形式多樣,反映的是組分材料的各種原位特性。所謂原位特性意味著各相組分材料在復合材料中表現出來的性能並不只是其單獨存在時的性能,單獨存在時的性能不能表徵其復合後材料的性能。
樹脂基復合材料的力學性能
力學性能是材料最重要的性能。樹脂基復合材料具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能好等優點,用於承力結構的樹脂基復合材料利用的是它的這種優良的力學性能,而利用各種物理、化學和生物功能的功能復合材料,在製造和使用過程中,也必須考慮其力學性能,以保證產品的質量和使用壽命。
1、樹脂基復合材料的剛度
樹脂基復合材料的剛度特性由組分材料的性質、增強材料的取向和所佔的體積分數決定。樹脂基復合材料的力學研究表明,對於宏觀均勻的樹脂基復合材料,彈性特性復合是一種混合效應,表現為各種形式的混合律,它是組分材料剛性在某種意義上的平均,界面缺陷對它作用不是明顯。
由於製造工藝、隨機因素的影響,在實際復合材料中不可避免地存在各種不均勻性和不連續性,殘余應力、空隙、裂紋、界面結合不完善等都會影響到材料的彈性性能。此外,纖維(粒子)的外形、規整性、分布均勻性也會影響材料的彈性性能。但總體而言,樹脂基復合材料的剛度是相材料穩定的宏觀反映。
對於樹脂基復合材料的層合結構,基於單層的不同材質和性能及鋪層的方向可出現耦合變形,使得剛度分析變得復雜。另一方面,也可以通過對單層的彈性常數(包括彈性模量和泊松比)進行設計,進而選擇鋪層方向、層數及順序對層合結構的剛度進行設計,以適應不同場合的應用要求。
2、樹脂基復合材料的強度
材料的強度首先和破壞聯系在一起。樹脂基復合材料的破壞是一個動態的過程,且破壞模式復雜。各組分性能對破壞的作用機理、各種缺陷對強度的影響,均有街於具體深入研究。
樹脂基復合材強度的復合是一種協同效應,從組分材料的性能和樹脂基復合材料本身的細觀結構導出其強度性質。對於最簡單的情形,即單向樹脂基復合材料的強度和破壞的細觀力學研究,還不夠成熟。
單向樹脂基復合材料的軸向拉、壓強度不等,軸向壓縮問題比拉伸問題復雜。其破壞機理也與拉伸不同,它伴隨有纖維在基體中的局部屈曲。實驗得知:單向樹脂基復合材料在軸向壓縮下,碳纖維是剪切破壞的;凱芙拉(Kevlar)纖維的破壞模式是扭結;玻璃纖維一般是彎曲破壞。
單向樹脂基復合材料的橫向拉伸強度和壓縮強度也不同。實驗表明,橫向壓縮強度是橫向拉伸強度的4~7倍。橫向拉伸的破壞模式是基體和界面破壞,也可能伴隨有纖維橫向拉裂;橫向壓縮的破壞是因基體破壞所致,大體沿45°斜面剪壞,有時伴隨界面破壞和纖維壓碎。單向樹脂基復合材料的面內剪切破壞是由基體和界面剪切所致,這些強度數值的估算都需依靠實驗。
雜亂短纖維增強樹脂基復合材料盡管不具備單向樹脂基復合材料軸向上的高強度,但在橫向拉、壓性能方面要比單向樹脂基復合材料好得多,在破壞機理方面具有自己的特點:編織纖維增強樹脂基復合材料在力學處理上可近似看作兩層的層合材料,但在疲勞、損傷、破壞的微觀機理上要更加復雜。
樹脂基復合材料強度性質的協同效應還表現在層合材料的層合效應及混雜復合材料的混雜效應上。在層合結構中,單層表現出來的潛在強度與單獨受力的強度不同,如0/90/0層合拉伸所得90°層的橫向強度是其單層單獨實驗所得橫向拉伸強度的2~3倍;面內剪切強度也是如此,這一現象稱為層合效應。
樹脂基復合材料強度問題的復雜性來自可能的各向異性和不規則的分布,諸如通常的環境效應,也來自上面提及的不同的破壞模式,而且同一材料在不同的條件和不同的環境下,斷裂有可能按不同的方式進行。這些包括基體和纖維(粒子)的結構的變化,例如由於局部的薄弱點、空穴、應力集中引起的效應。除此之外,界面粘結的性質和強弱、堆積的密集性、纖維的搭接、纖維末端的應力集中、裂縫增長的干擾以及塑性與彈性響應的差別等都有一定的影響。
樹脂基復合材料的物理性能
樹脂基復合材料的物理性能主要有熱學性質、電學性質、磁學性質、光學性質、摩擦性質等(見表)。對於一般的主要利用力學性質的非功能復合材料,要考慮在特定的使用條件下材料對環境的各種物理因素的響應,以及這種響應對復合材料的力學性能和綜合使用性能的影響;而對於功能性復合材料,所注重的則是通過多種材料的復合而滿足某些物理性能的要求。
樹脂基復合材料的物理性能由組分材料的性能及其復合效應所決定。要改善樹脂基復合材料的物理性能或對某些功能進行設計時,往往更傾向於應用一種或多種填料。相對而言,可作為填料的物質種類很多,可用來調節樹脂基復合材料的各種物理性能。值得注意的是,為了某種理由而在復合體系中引入某一物質時,可能會對其它的性質產生劣化作用,需要針對實際情況對引入物質的性質、含量及其與基體的相互作用進行綜合考慮。
樹脂基復合材料的化學性能
大多數的樹脂基復合材料處在大氣環境中、浸在水或海水中或埋在地下使用,有的作為各種溶劑的貯槽,在空氣、水及化學介質、光線、射線及微生物的作用下,其化學組成和結構及各種性能會發生各種變化。在許多情況下,溫度、應力狀態對這些化學反應有著重要的影響。特別是航空航天飛行器及其發動機構件在更為惡劣的環境下工作,要經受高溫的作用和高熱氣流的沖刷,其化學穩定性是至關重要的。
作為樹脂基復合材料的基體的聚合物,其化學分解可以按不同的方式進行,它既可通過與腐蝕性化學物質的作用而發生,又可間接通過產生應力作用而進行,這包括熱降解、輻射降解、力學降解和生物降解。聚合物基體本身是有機物質,可能被有機溶劑侵蝕、溶脹、溶解或者引起體系的應力腐蝕。所謂的應力腐蝕,是摜材料與某些有機溶劑作用在承受應力時產生過早的破壞,這樣的應力可能是在使用過程中施加上去的,也可能是鑒於製造技術的某些局限性帶來的。根據基體種類的不同,材料對各種化學物質的敏感程度不同,常見的玻璃纖維增強塑料耐強酸、鹽、酯,但不耐鹼。一般情況下,人們更注重的是水對材料性能的影響。水一般可導致樹脂基復合材料的介電強度下降,水的作用使得材料的化學鍵斷裂時產生光散射和不透明性,對力學性能也有重要影響。不上膠的或僅只熱處理過的玻璃纖維與環氧樹脂或聚酯樹脂組成的復合材料,其拉伸強度、剪切強度和彎曲強度都很明顯地受沸水影響,使用偶聯劑可明顯地降低這種損失。水及各種化學物質的影響與溫度、接觸時間有關,也與應力的大小、基體的性質及增強材料的幾何組織、性質和預處理有關,此外還與復合材料的表面的狀態有關,纖維末端暴露的材料更易受到損害。
聚合物的熱降解有多種模式和途徑,其中可能幾種模式同時進行。如可通過"拉鏈"式的解聚機理導致完全的聚合物鏈的斷裂,同時產生揮發性的低分子物質。其它的方式包括聚合物鏈的不規則斷裂產生較高分子量的產物或支鏈脫落,還有可能形成環狀的分子鏈結構。填料的存在對聚合物的降解有影響,某些金屬填料可通過催化作用加速降解,特別是在有氧存在的地方。樹脂基復合材料的著火與降解產生的揮發性物質有關,通常加入阻燃劑減少著火的危險。某些聚合物在高溫條件下可產生一層耐熱焦炭,這些聚合物與尼龍、聚酯纖維等復合後,因這些增強物本身的分解導致揮發性物質產生可帶走熱量而冷卻燒焦的聚合物,進一步提高耐熱性,同時賦予復合材料以優良的力學性能,如良好的坑震性。
許多聚合物因受紫外線輻射或其它高能輻射的作用而受到破壞,其機理是當光和射線的能量大於原子間的共價鍵能時,分子鏈發生斷裂。鉛填充的聚合物可用來防止高能輻射。紫外線輻射則一般受到更多的關注,經常使用的添加劑包括炭黑、氧化鋅和二氧化鈦,它們的作用是吸收或者反射紫外線輻射,有些無面填料可以和可見光一樣傳輸紫外線,產生熒光。
力學降解是另一種降解機理,當應力的增加頻率超過一個鍵通過平移所產生的響應能力時,就發生鍵的斷裂,由此形成的自由基還可能對下一階段的降解模式產生影響。硬質和脆性聚合物基體應變小,可進行有或者沒有鏈斷裂的脆性斷裂,而較軟但粘性高的聚合物基體大多是力學降解的。
樹脂基復合材料的工藝特點
樹脂基復合材料的成型工藝靈活,其結構和性能具有很強的可設計性。樹脂基復合材料可用模具一次成型法來製造各種構件,從而減少了零部件的數量及接頭等緊固件,並可節省原材料和工時;更為突出的是樹脂基復合材料可以通過纖維種類和不同排布的設計,把潛在的性能集中到必要的方向上,使增強材料更為有效地發揮作用。通過調節復合材料各組分的成分、結構及排列方式,既可使構件在不同方向承受不同的作用力,還可以製成兼有剛性、韌性和塑性等矛盾性能的樹脂基復合材料和多功能製品,這些是傳統材料所不具備的優點。樹脂基復合材料在工藝方面也存在缺點,比如,相對而言,大部分樹脂基復合材料製造工序較多,生產能力較低,有些工藝(如製造大中型製品的手糊工藝和噴射工藝)還存在勞動強度大、產品性能不穩定等缺點。
樹脂基復合材料的工藝直接關繫到材料的質量,是復合效應、"復合思想"能否體現出來的關鍵。原材料質量的控制、增強物質的表面處理和鋪設的均勻性、成型的溫度和壓力、後處理及模具設計的合理性都影響最終產品的性能。在成型過程中,存在著一系列物理、化學和力學的問題,需要綜合考慮。固化時在基體內部和界面上都可能產生空隙、裂紋、缺膠區和富膠區;熱應力可使基體產生或多或少的微裂紋,在許多工藝環節中也都可造成纖維和纖維束的彎曲、扭曲和折斷;有些體系若工藝條件選擇不當可使基體與增強材料之間發生不良的化學反應;在固化後的加工過程中,還可進一步引起新的纖維斷裂、界面脫粘和基體開裂等損傷。如何防止和減少缺陷和損傷,保證纖維、基體和界面發揮正常的功能是一個非常重要的問題。
樹脂基復合材料的成型有許多不同工藝方法,連續纖維增強樹脂基復合材料的材料成型一般與製品的成型同時完成,再輔以少量的切削加工和連接即成成品;隨機分布短纖維和顆粒增強塑料可先製成各種形式的預混料,然後進行擠壓、模塑成型。
組合復合效應
復合體系具有兩種或兩種以上的優越性能,稱為組合復合效應貧下中農站這樣的情況很多,許多的力學性能優異的樹脂基復合材料同時具有其它的功能性,下面列舉幾個典型的例子。
1、光學性能與力學性能的組合復合
纖維增強塑料,如玻璃纖維增強聚酯復合材料,同時具有充分的透光性和足夠的比強度,對於需要透光的建築結構製品是很有用的。
2、電性能與力學性能的組合復合
玻璃纖維增強樹脂基復合材料具有良好的力學性能,同時又是一種優良的電絕緣材料,用於製造各種儀表、電機與電器的絕緣零件,在高頻作用下仍能保持良好的介電性能,又具有電磁波穿透性,適製作雷達天線罩。聚合物基體中引入炭黑、石墨、酞花菁絡合物或金屬粉等導電填料製成的復合材料具有導電性能,同時具有高分子材料的力學性能和其它特性。
3、熱性能與力學性能的組合復合
①耐熱性能
樹脂基復合材料在某些場合的使用除力學性能外,往往需要同時具有好的耐熱性能。
②耐燒蝕性能
航空航天飛行器的工作處於嚴酷的環境中,必須有防護材料進行保護;耐燒蝕材料靠材料本身的燒蝕帶走熱量而起到防護作用。玻璃纖維、石英纖維及碳纖維增強的酚醛樹脂是成功的燒蝕材料。酚醛樹脂遇到高溫立即碳化形成耐熱性高的碳原子骨架;玻璃纖維還可部分氣化,在表面殘留下幾乎是純的二氧化硅,它具有相當高的粘結性能。兩方面的作用,使酚醛玻璃鋼具有極高的耐燒蝕性能。

㈡ 樹脂基復合材料、聚合物基復合材料、高分子基復合材料區別

你指的是碳纖維復合材料吧,增強材料是碳纖維,主要取決於基體材料。比如炭專/炭復合材料,是碳纖屬維增強炭(石墨)基體的復合材料,屬於無機材料,主要應用於高溫、摩擦方面;碳纖維增強樹脂基復合材料,是有機材料,屬於聚合物基復合材料,在建築加固與體育休閑,及航空航天領域。

㈢ 樹脂基復合材料的耐熱性由哪些組分決定

看樹脂的骨架是什麼,酚醛>間苯>鄰苯 耐熱性能

㈣ 求關於Ti基復合材料的性能、制備及應用相關的論文我的郵箱[email protected]

金屬基復合材料的制備技術班級: 班級:材料 085 學號: 學號:09024431 姓名: 姓名:李培 前言: 前言:金屬基復合材料是以金屬或合金為基體,並以纖維、晶須、顆粒等為增強 體的復合材料。其特點在力學方面為橫向及剪切強度較高,韌性及疲勞等綜合力 學性能較好,同時還具有導熱、導電、耐磨、熱膨脹系數小、阻尼性好、不吸濕、 不老化和無污染等優點。金屬基復合材料除了和樹脂基復合材料同樣具有高強 度、高彈性率外,它能耐高溫,同時不易燃、不吸潮、導熱導電性好、抗輻射, 是令人注目的復合材料。 關鍵字:金屬基復合材料 1. 金屬基復合材料的分類 金屬基復合材料按組織形態可分為宏觀組合型和微觀強化型兩類;根據復合 材料基體不同可分為鋼基、 鐵基、 鋁基、 鎂基復合材料等; 按增強相形態的 不同可分為顆粒增強復合材料、 晶須或短纖維增強金屬復合材料及連續纖維增強 金屬基復合材料。 2.金屬基復合材料的特點 (1)優點:高比強度和高比模量,耐高溫性好,導電導熱,熱膨脹系數小,尺 寸穩定性好,耐磨性與阻尼性好,不吸濕、不老化、無放氣污染 。 (2)缺點:製造困難,難於形成理想的界面,加工困難,價格昂貴。 3.金屬基復合材料的制備技術 由於金屬材料熔點較高,同時不少金屬對增強體表面潤濕性很差加上金屬原 子在高溫狀態下很活潑,易與多種增強體發生反應,所以金屬基復合材料的復合 工藝比較復雜和困難,這也是金屬基復合材料的發展受到制約的主要原因。 3.1 噴射成形法 噴射成形又稱噴射沉積 ( Spray Forming) , 是用惰性氣體將金屬霧化成 微小的液滴, 並使之向一定方向噴射, 在噴射途中與另一路由惰性氣體送出的 分類 特點 制備技術 增強微細顆粒會合, 共同噴射沉積在有水冷襯底的平台上, 凝固成復合材料。 凝固的過程比較復雜, 與金屬的霧化情況、 沉積凝固條件或增強體的送入角有 關, 過早凝固不能復合, 過遲的凝固則使增強體發生上浮下沉而分布不勻,這 種方法的優點是工藝快速,金屬大范圍偏析和晶粒粗化可以得到抑制, 避免復 合材料發生界面反應, 增強體分布均勻。缺點是出現原材料被氣流帶走和沉積 在效應器壁上等現象而損失較大, 還有復合材料氣孔率以及容易出現的疏鬆。 利用噴 射成 形原 理制 備工藝 有添 加法 ( inert spray form-ing) 和反 應 法 ( reactive spray forming) 兩種。Osprey Metals 研究的 Osprey 工藝是噴射成形 法的代表, 其強化顆粒與熔融金屬接觸時間短, 界面反應得以有效抑制。反應 噴射沉積法是使強化陶瓷顆粒在金屬霧或基體中自動生成的方法。Lawly 等人[9] 採用含氧 5%~ 12%的氮氣, 將 Fe- Al 〔 ω ( Al) =2%〕 熔霧合金霧化, 使其生成 Al2O3 獲得非常細小的 Al2O3 彌散強化鐵基復合材料的預成型體。 3.2 鑄造凝固成型法 鑄造凝固成型法是在基體金屬處於熔融狀態下進行復合。 主要方法有攪拌鑄 造法、 液相滲和法和共噴射沉積法等。鑄造凝固成型鑄造復合材料具有工藝簡 單化、 製品質量好等特點, 工業應用較廣泛。 3.2.1 原生鑄造復合法 原生鑄造復合法 ( 也稱液相接觸反應合成技術 Liquid Contact Reaction: LCR)是將生產強化顆粒的原料加到熔融基體金屬中, 利用高溫下的化學反應 強化相, 然後通過澆鑄成形。如 TiB 強化鋁基復合材料原生復合法的化學反應 式 2B+Ti+Al→TiB2+Al。這種工藝的特點是顆粒與基體材料之間的結合狀態良 好,顆粒細小 ( 0.25~1.5?m) 均勻彌散, 含量可高達 40%, 故能獲得高 性能復合材料。常用的元素粉末有鈦、碳、硼等,化合物粉末有 Al2O3、 TiO2、 B2O3 等。該方法可用於制備 A1 基、 Mg 基、 Cu 基、 Ti 基、 Fe 基、 Ni 基 復合材料。強化相可以是硼化物、 碳化物、 氮化物等。 近年來,哈爾濱工業大學從事接觸反應法制備復合材料的研究工作[4], 已成 功制備了 Al- Si /TiC、 Al- Cu /TiC 和 Al/TiB2 復合材料, 其機械性能優異。 3.2.2 攪拌鑄造法 攪拌鑄造法也稱摻和鑄造法等。是在熔化金屬中加入陶瓷顆粒,經均勻攪拌 後澆入鑄模中獲得製品或二次加工坯料, 此法易於實現能大批量生成, 成本較 低。該方法在鋁基復合材料的制備方面應用較廣,但其主要缺點是基體金屬與強 化顆粒的組合受限制。 3.2.3 半固態復合鑄造法 半固態復合鑄造法是從半固態鑄造法發展而來的。通常金屬凝固時,初生晶 以枝晶方式長大,固相率達 0.2%左右時枝晶就形成連續網路骨架, 失去宏觀流 動性。 如果在液態金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌則使樹枝晶網路骨 架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態, 懸浮於剩餘液相中, 這種顆粒狀非枝 晶的微組織在固相率達 0.5%~ 0.6%仍具有一定的流變性。液固相共存的半固 態合金因具有流變性, 可以進行流變鑄造; 半固態漿液同時具有觸變性, 可 將流變鑄錠重新加熱到固、 液相變點軟化, 由於壓鑄時澆口處及型壁的剪切作 用, 可恢復流變性而充滿鑄型。強化顆粒或短纖維強化材料加入到受強烈攪拌 的半固態合金中,由於半固態漿液球狀碎晶粒對添加顆粒的分散和捕捉作用,既 防止顆粒的凝聚和偏析, 又使顆粒在漿液中均勻分布, 改善了潤濕性並促進界 面的結合。[8] 3.2.4 含浸凝固法 ( M I 技術) 含浸凝固法是一種將預先制備的含有較高孔隙率的強化相成形體含浸於熔融 基體金屬之中,讓基體金屬浸透預成型體後, 使其凝固以制備復合材料的方法。 有加壓含浸和非加壓含浸兩種方法。 含浸法適合於強化相與熔融基體金屬之間潤 濕性很差的復合材料的制備。強化相含量可高達 30%~ 80%; 強化相與熔融 金屬之間的反應得到抑止, 不易產生偏折。但用顆粒作強化相時, 預成形體的 制備較困難, 通常採用晶須、 短纖維制備預成形體。熔體金屬不易浸透至預成 形體的內部,大尺寸復合材料的制備較困難。 近幾年來,含浸凝固技術有了新的發展,美國 Lanxide 公司利用高溫下金屬 Zr 熔體與 BC4 預成型體之間的定向反應制備出了 Zr-ZrC-Zr 復合材料,並已 在工程上得到應用[7],Breslin 等人採用 Al 浸漬 SiO2 的預成型體, 制備出了 Al2O3-A1 ( Si) 復合材料, 這種材料中的兩相互相穿插、 連續, 並具有某 些特殊的性能被稱為 C4 材料。該技術可以制備各種大小部件,強化相的體積比 可達 60%, 工藝較簡單, 原料成本低。 3.3 粉末冶金復合法 粉末冶金復合法基本原理與常規的粉末冶金法相同, 包括燒結成形法、 燒 結制坯加塑法加工成形法等。適合於分散強化型復合材料 ( 顆粒強化或纖維強 化型復合材料) 的制備與成型。 該方法在鋁基復合材料的制備方面應用較廣, 但其主要缺點是基體金屬與強化顆粒的組合受限制。 粉末冶金復合法的工藝主要 優點是:基體金屬或合金的成分可自由選擇,基體金屬與強化顆粒之間不易發生 反應; 可自由選擇強化顆粒的種類、 尺寸, 還可多種顆粒強化; 強化顆粒添 加量的范圍大; 較容易實現顆粒均勻化。但缺點是: 工藝復雜, 成本高; 制 品形狀、 尺寸受限制;微細強化顆粒的均勻分散困難;顆粒與基體的界面不如 鑄造復合材料等。 3.4 原位生成復合法 原位生成復合法也稱反應合成技術[1], 最早出現於 1967 年前用 SHS 法合成 TiB2 /Cu 功能梯度材料的研究中[2]。 金屬基復合材料的反應合成法是指藉助化 學反應, 在一定條件下在基體金屬內原位生成一種或幾種熱力學穩定的增強相的 一種復合方法。 這種增強相一般為具有高硬度、高彈性模量和高溫強度的陶瓷 顆粒, 即氧化物、 碳化物、氯化物、 硼化物、 甚至硅化物, 它們往往與傳 統的金屬材料, 如 Al、 Mg、 Ti、 Fe、 Cu 等金屬及其合金, 或 ( NiTi) 、 ( AlTi) 等金屬間化合物復合,從而得到具有優良性能的結構材料或功能材料 [3] 。 3.4.1 直接氧化 ( DIMON) 法 直接氧化法是由氧化性氣體在一定工藝條件下使金屬合金液直接氧化形成復 合材料。通常直接氧化法的溫度比較高, 添加適量的合金元素如 Mg、 Si 等, 可使反應速度加快。 這類復合材料的強度、 韌性取決於形成粒子的狀態和最終 顯微組織形態。 由於形成的增強體可以通過合金化及其反應熱力學進行判斷, 因 此可以通過合金化、 爐內氣氛的控制來製得不同類型增強體的復合材料。 3.4.2 放熱彌散 ( XD) 法 放熱彌散復合技術 ( Exothermic Dispersion) 的基本原理是將增強相反應 物料與金屬基粉末按一定的比例均勻混合, 冷壓或熱壓成型, 製成坯塊, 以 一定的加熱速率加熱, 在一定的溫度下 ( 通常是高於基體的熔點而低於增強 相的熔點)保溫,使增強相各組分之間進行放熱化學反應, 生成增強相。增強 相尺寸細小, 呈彌散分布。 3.4.3 SHS-鑄滲法 SHS-鑄滲法[3] 是將金屬基復合材料的自蔓延高溫合成技術 ( Self- Propagating High Temperature Synthesis) 和液態鑄造法結合起來的一種新技術,包括增強顆 粒的原位合成和鑄造成型二個過程。當前, SHS-鑄滲法是有競爭力的反應合成 工藝之一, 但過程式控制制非常困難。 其典型工藝為:利用合金熔體的高溫引燃鑄型中的固體 SHS 系, 通過控制 反應物和生成物的位置, 在鑄件表面形成復合塗層, 它可使 SHS 材料合成與 緻密化、 鑄件的成形與表面塗層的制備同時完成。潘復生[6]等人將 SHS 技術和 鑄滲工藝相結合,制備了顆粒增強的鐵基復合材料塗層。在這種工藝中, SHS 過程使基體產生一定數量的增強顆粒, 而隨後的熔鑄過程則利用高溫金屬液的 流動,對 SHS 過程中易產生的孔隙進行充填,因此兩個過程的綜合作用下獲得 較為緻密的復合材料。 3.4.4 反應噴射沉積技術 ( RSD) 反應噴射沉積工藝 ( Reactive Spray Deposition) 生成陶瓷顆粒的反應有氣 -液反應、 液-液反應、 固-液反應和加鹽反應等多種類型。它綜合了快速凝固 及粉末冶金的優點, 並克服了噴射共沉積工藝中存在的如顆粒與基體接近機械結 合、 增強相體積分數不能太高等缺點, 成為目前金屬基復合材料研究的重要方 向之一。 反應噴射沉積工藝過程為:金屬液被霧化前噴入高活性的固體顆粒發生液固 反應, 導致噴入的顆粒在霧化過程中溶解並與基體中的一種或多種元素反應形成 穩定的彌散相, 控制噴霧的冷卻速率以及隨後坯件的冷卻速率可以控制彌散相的 尺寸。楊濱等人[5]採用液相接觸反應合成技術進行反應合成,然後再進行後續的 霧化噴射沉積成形步驟, 成功地開發出了一種熔鑄-原位反應噴射沉積成形顆粒 增強金屬基復合材料制備新技術。制備出 TiC/Al- 20Si- 5Fe 復合材料。 3.5 疊層復合法 疊層復合法是先將不同金屬板用擴散結合方法復合,然後採用離子濺射或分 子束外延方法交替地將不同金屬或金屬與陶瓷薄層疊合在一起構成金屬基復合 材料。這種復合材料性能很好, 但工藝復雜難以實用化。目前這種材料的應用 尚不廣泛,過去主要少量應用或試用於航空、 航天及其它軍用設備上, 現在正 努力向民用方向轉移, 特別是在汽車工業上有很好的發展前景。 4.結束語 [3] 目前, 我國金屬基復合材料的研究、 制備技術與國外先進水平仍有較大 的差距, 許多問題還有待進一步解決,如基礎性研究落後、制備技術及工藝的 工業化應用能力差、 製品質量不穩定、 價格高等。 隨著現代高科技的迅猛發展, 金屬基復合材料已經並將繼續大量取代傳統材料, 在各個領域發揮更重要的積 極作用。 為此, 我們應大力加強復合材料理論、 制備技術和應用的研究, 加 快科研成果轉化生產應用的進程。 參考文獻〕 〔 參考文獻〕 1995, 〔 1〕 程秀蘭, 潘復生.金屬復合材料的反應合成技術 〔 J〕 .材料導報, (5):61- 66. 〔 2 〕 吳人潔.金屬基復合材料的現狀與展望 〔 J〕 .金屬學報, 1997, 33(1):78- 82. 〔 3〕 湯愛濤, 汪凌雲, 潘復生.金屬基復合材料固/液反應制備技術的研究 進展 〔 J〕 .重慶大學學報, 2004, 27 ( 11) : 151- 156. 〔 4〕 陳子勇, 陳玉勇, 安閣英.金屬基復合材料的熔體直接反應合成工藝 〔 J〕 .材料導報, 1997, 11(2):62- 63. 〔 5〕 楊濱, 王鋒, 黃贊軍, 等.噴射沉積成形顆粒增強金屬基復合材料制 備技術的發展 〔 J〕 .材料導報, 2001, 15(3):4- 6. 〔 6〕 潘復生, 張靜, 陳萬志, 丁培道.SHS-鑄滲法制備鐵基復合材料塗層 〔 J〕 .材料研究學報, 1997, (11):165- 166. 〔 7 〕 BRESLIN M C,RINCNALDA J. A1umina/aluminum co- coHtinu-ous ceramic composite (c4) materials Prouced by solid/1iquid disPlacement reactions:Processing kinetics and cicrostructures 〔 J〕 .Ceram.Eng.Sci.Proc., 1994, 15(7- 8):104. 〔 8〕 於春田.纖維增強金屬的製法及特徵 〔 J〕 .鑄造, 1995, (7):36- 39. 〔 9〕 魯雲, 馬鳴圖, 潘復生.先進復合材料 〔 M〕 .北京:機械工業出版 社, 2003. ( 編輯 黃 荻)

㈤ 熱膨脹儀的測試試樣如何加工

武漢華能陽光電氣是專業從事電力設備、儀器儀表生產的企業。
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㈦ 樹脂基復合材料 與 聚合物基復合材料 的區別 是不是就是一個東西的兩種說法

聚合物(高聚物)基復合材料是比較科學的說法, 聚合物俗稱: 樹脂.

㈧ 樹脂基復合材料是由什麼構成的,其最主要的是什麼原材料

1、樹脂和各類助劑
①熱固性樹脂主要有:酚醛(熱固性)、不飽和聚酯、聚氨酯版、環氧、聚醯亞胺權、聚碸等
②熱塑性樹脂主要有:聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛(熱塑性)等
③助劑包括:顏料、促進劑、固化劑(引發劑)、交聯劑/稀釋劑(可以一種物質充當兩個角色,樹脂中就有如苯乙烯)、阻聚劑、光敏劑、脫模劑、低收縮劑等。
2、增強材料
玻璃纖維、玻璃纖維布、玻璃纖維氈、碳纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、金屬纖維等
3、填料
填料作用主要為改善製品性能(如剛性、收縮性、耐腐性、韌性、電磁熱等)、降低加工成本而加入的,具體是否需要加入和加入量試產品要求和工藝情況而定
4、加工工藝
手糊、拉擠、模壓、纏繞、噴射、注射等

復合材料的優點就是材料和結構的可設計性,材料的選用要根據產品的性能要求來選用~~

㈨ 碳纖維復合材料熱膨脹系數多少

碳纖維不同分布的CF/Cu復合材料的熱膨脹系數是不同的啊。

㈩ 你好,請問給我分析下聚四氟乙烯塑料王PTFE基復合材料的熱膨脹特性 ,謝謝

鎮江潤方密封分析了聚四氟乙烯塑料王PTFE基復合材料的熱膨脹特性,
結果表明, PTFE基復合材料在結晶轉變區內的線膨脹系數可達到平均值的3~5倍。
添加芳綸纖維後PTFE材料平均線膨脹系數減小,但結晶轉變區內線膨脹系數卻略有增大。

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與樹脂基復合材料熱膨脹試樣相關的資料

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